[發明專利]一種磁懸浮列車及其列車的懸浮系統故障檢測方法和系統

有效

• 申請號: 202010529041.5
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111460392B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 龍志強;周旭;王平;翟明達;竇峰山
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G01M17/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉曉菲

1.一種列車的懸浮系統故障檢測方法，其特征在于，包括：

針對磁懸浮列車的每一種運行工況，獲取該運行工況下的M個健康樣本作為訓練樣本；其中，所述M為正整數，每個訓練樣本均由預設數量的懸浮間隙數據構成；

基于M個所述訓練樣本獲得該運行工況下的特征矩陣，并通過主成分分析PCA技術對所述特征矩陣進行降維，得到該運行工況下的M個所述訓練樣本的主成分矩陣；

通過計算所述主成分矩陣與主成分矩陣均值之間的歐式距離，得出由M個距離值構成的距離數據集合；

將所述距離數據集合變換為服從正態分布的距離數據集合之后，基于服從正態分布的距離數據集合的均值以及標準差，建立該運行工況下的故障報警閾值；

在所述磁懸浮列車的運行過程中，針對任意一次待測樣本，當所述待測樣本的主成分矩陣與所述主成分矩陣均值之間的歐式距離大于預先建立的目標工況下的故障報警閾值時，確定所述磁懸浮列車的懸浮系統故障；其中，所述目標工況為獲取所述待測樣本時所述磁懸浮列車所處于的運行工況。

2.根據權利要求1所述的列車的懸浮系統故障檢測方法，其特征在于，還包括：

在將所述距離數據集合變換為服從正態分布的距離數據集合之后，基于服從正態分布的距離數據集合的均值以及標準差，建立該運行工況下的故障預警閾值；其中，所述故障預警閾值低于該運行工況下的故障報警閾值；

在所述磁懸浮列車的運行過程中，針對任意一次待測樣本，當所述待測樣本的主成分矩陣與所述主成分矩陣均值之間的歐式距離小于等于預先建立的目標工況下的故障報警閾值，且大于預先建立的目標工況下的故障預警閾值時，輸出懸浮系統故障預警提醒信息。

3.根據權利要求2所述的列車的懸浮系統故障檢測方法，其特征在于，該運行工況下的故障報警閾值表示為：+3，該運行工況下的故障預警閾值表示為+2。

4.根據權利要求1所述的列車的懸浮系統故障檢測方法，其特征在于，所述針對磁懸浮列車的每一種運行工況，獲取該運行工況下的M個健康樣本作為訓練樣本，包括：

針對磁懸浮列車的每一種運行工況，利用寬度為p的移動時間窗口進行M次移動，獲取該運行工況下的M個健康樣本作為訓練樣本。

5.根據權利要求4所述的列車的懸浮系統故障檢測方法，其特征在于，所述基于M個所述訓練樣本獲得該運行工況下的特征矩陣，包括：

通過快速沃爾什轉換FWHT，從矩陣中獲得特征矩陣，其中，所述特征矩陣中的表示樣本維度。

6.根據權利要求5所述的列車的懸浮系統故障檢測方法，其特征在于，所述通過主成分分析PCA技術對所述特征矩陣進行降維，得到該運行工況下的M個所述訓練樣本的主成分矩陣，包括：

將所述特征矩陣進行轉置得到矩陣，并將矩陣進行標準化，得到第一特征矩陣；

其中，，為矩陣的數據單元，為第個特征參數；為的期望，為的方差，1≤≤M，1≤≤N；為第一特征矩陣的數據單元；

確定出第一特征矩陣的協方差矩陣V，并確定出所述協方差矩陣V的個特征值以及每個特征值對應的特征向量；

其中，，個特征值按照從大到小的順序依次表示為，對應的特征向量依次表示為；

將累計貢獻率大于第一預設比例值時，所對應的前個特征向量作為主成分，得到個主成分的特征向量矩陣，并得到該運行工況下的M個所述訓練樣本的主成分矩陣，表示為：；

其中，所述累計貢獻率，。

7.根據權利要求6所述的列車的懸浮系統故障檢測方法，其特征在于，所述通過計算所述主成分矩陣與主成分矩陣均值之間的歐式距離，得出由M個距離值構成的距離數據集合，包括：

通過計算所述主成分矩陣與主成分矩陣均值之間的歐式距離，得出由M個距離值構成的距離數據集合，表示為距離矩陣；

其中，，表示經過降維之后得到的該運行工況下的M個所述訓練樣本的主成分矩陣的維度，1≤≤M，表示該工況下的主成分矩陣均值，V_ij為主成分矩陣中第行第列的元素。